(Phys.org) — Des chercheurs ont créé un nouveau type de moteur moléculaire fait d'ADN et démontré son potentiel en l'utilisant pour transporter une nanoparticule le long d'un nanotube de carbone.

La conception a été inspirée par des moteurs biologiques naturels qui ont évolué pour effectuer des tâches spécifiques essentielles au fonctionnement des cellules, dit Jong Hyun Choi, professeur adjoint de génie mécanique à l'Université Purdue.

Alors que les moteurs biologiques sont constitués de protéines, les chercheurs essaient de créer des moteurs synthétiques basés sur l'ADN, le matériel génétique des cellules constitué d'une séquence de quatre bases chimiques :adénine, guanine, cytosine et thymine. Le mécanisme de marche des moteurs synthétiques est beaucoup plus lent que la mobilité des moteurs naturels. Cependant, les moteurs naturels ne peuvent pas être contrôlés, et ils ne fonctionnent pas en dehors de leur environnement naturel, alors que les moteurs basés sur l'ADN sont plus stables et peuvent être allumés et éteints, dit Choi.

« Nous sommes aux tout premiers stades du développement de ce type de moteurs moléculaires synthétiques, " il a dit.

De nouvelles découvertes ont été détaillées dans un article de recherche publié ce mois-ci dans la revue Nature Nanotechnologie .

Dans les décennies à venir, de tels moteurs moléculaires pourraient trouver des utilisations dans l'administration de médicaments, fabrication et transformation chimique.

Le nouveau moteur a un noyau et deux bras faits d'ADN, un au-dessus et un au-dessous du noyau. En se déplaçant le long d'une piste de nanotubes de carbone, il récupère en permanence de l'énergie à partir de brins d'ARN, molécules vitales pour une variété de rôles dans les cellules vivantes et les virus.

Les Nature Nanotechnologie article a été rédigé par des étudiants diplômés Tae-Gon Cha, Jing Pan et Haorong Chen; ancienne étudiante de premier cycle Janette Salgado; étudiant diplômé Xiang Li; Chengde Mao, un professeur de chimie; et Choi.

"Nos moteurs extraient l'énergie chimique des molécules d'ARN décorées sur les nanotubes et utilisent cette énergie pour alimenter une marche autonome le long de la piste des nanotubes de carbone, " dit Choi.

Le noyau est constitué d'une enzyme qui clive une partie d'un brin d'ARN. Après le clivage, le bras supérieur de l'ADN avance, liaison avec le prochain brin d'ARN, et puis le reste de l'ADN suit. Le processus se répète jusqu'à atteindre la fin de la piste du nanotube.

Les chercheurs ont utilisé le moteur pour déplacer des nanoparticules de bisulfure de cadmium le long d'un nanotube. La nanoparticule mesure environ 4 nanomètres de diamètre.

Les chercheurs ont combiné deux systèmes d'imagerie fluorescente pour documenter le mouvement du moteur, l'un dans le spectre visible et l'autre dans le proche infrarouge. La nanoparticule est fluorescente dans la lumière visible et les nanotubes sont fluorescents dans le proche infrarouge.

Le moteur a mis environ 20 heures pour atteindre l'extrémité du nanotube, qui faisait plusieurs microns de long, mais le processus peut être accéléré en changeant la température et le pH, une mesure de l'acidité.